Аль денте: лазанья и спагетти внутри нейтронных звезд
Фото Getty Images

Аль денте: лазанья и спагетти внутри нейтронных звезд

Фото Getty Images
Обнаружено самое твердое вещество во Вселенной

Физики из Канады и США провели компьютерную симуляцию поведения коры нейтронных звезд и выяснили, что существующие там структуры представляют собой самое твердое вещество во Вселенной. По твердости они примерно в миллиард миллиардов раз превосходят алмаз (модуль упругости при сдвиге до 1021 гигапаскаль). Об этом сообщает статья в Physical Review Letters.

Нейтронные звезды — один из интереснейших объектов во Вселенной. Они образуются при гибели звезды, когда ее термоядерные реакции больше не в силах противостоять ее же собственной гравитации. Звезда неудержимо сжимается, при этом электроны как бы вдавливаются в протоны, превращаясь в нейтроны. В обычном популярном представлении внутренность нейтронной звезды — однородная масса плотно упакованных нейтронов, однако в последние десятилетия астрофизики пришли к выводу, что у этого объекта есть достаточно сложная внутренняя структура. Именно эту структуру и симулировали на своих компьютерах американские и канадские физики.

Суперкомпьютеры, способные проводить подобные симуляции, появились только недавно: на обычном современном ноутбуке эти вычисления заняли бы примерно 250 лет. Между тем, свойства коры нейтронных звезд имеют отношения к самым разным проблемам астрофизики, в том числе к той информации, которую ученые получают при регистрации гравитационных волн. Структура этой коры очень своеобразна: конкурирующие взаимодействия между протонами и нейтронами заставляют материал нейтронной звезды принимать характерные формы. Это могут быть, к примеру, длинные цилиндры (наподобие макаронин) или протяженные плоскости, похожие на слои лазаньи. Астрофизики дали этим структурам общее фамильярное название «ядерная паста», под которым они нередко упоминаются даже в серьезных научных статьях.

Симуляция помогла астрофизикам вычислить прочность и упругость внутреннего слоя коры нейтронной звезды. Оказалось, что «спагетти» и «лазанья» по своей твердости на десятки порядков превосходят все виды обычного вещества во Вселенной.

О практическом значении этой работы речь не идет, хотя она поможет астрофизикам более точно интерпретировать результаты гравитационных измерений. Из нее следует, к примеру, что даже отдельно взятая, ни с чем не взаимодействующая нейтронная звезда способна испускать слабые гравитационные волны. Однако первый автор работы, доктор Мэтью Каплан из канадского Университета Мак Гилл, не ограничивает свою фантазию прикладными задачами: «Наши результаты позволяют поставить многие проблемы. Насколько высокую гору можно соорудить на нейтронной звезде, прежде чем кора проломится, и гора рухнет? Как будет выглядеть такая гора? И самое интересное: как астрономы смогут ее наблюдать?»

Новости партнеров